RU2016667C1 - Electrodynamic vibrator - Google Patents
Electrodynamic vibrator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2016667C1 RU2016667C1 SU5000589A RU2016667C1 RU 2016667 C1 RU2016667 C1 RU 2016667C1 SU 5000589 A SU5000589 A SU 5000589A RU 2016667 C1 RU2016667 C1 RU 2016667C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- inputs
- unit
- adder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике получения механических колебаний, а именно к электродинамическим вибраторам. The invention relates to techniques for producing mechanical vibrations, namely to electrodynamic vibrators.
Известный электродинамический вибратор содержит платформу, магнитопровод с обмоткой подмагничивания, подвижную цилиндрическую катушку, установленную в воздушном зазоре магнитопровода, задающий генератор, последовательно соединенные сумматор и усилитель мощности, подключенный к подвижной катушке, источник регулируемого напряжения, соединенный выходом через блок сравнения и блок усреднения с датчиком перемещения подвижной катушки, суммирующий усилитель, включенный между выходом блока сравнения и входом первого сумматора, частотный датчик, два блока перемножения и второй сумматор, причем выход задающего генератора подключен к первому входу первого блока перемножения и к последовательно соединенным частотному датчику и второму блоку перемножения, выход первого блока перемножения соединен с входом сумматора, вход блока дифференцирования соединен с выходом блока усреднения, а выход соединен с входом суммирующего усилителя, третий и четвертый блоки перемножения, соединенные с входами второго сумматора, корнеизвлекающий преобразователь, подключенный входом к выходу второго сумматора, при этом выход второго блока перемножения соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с объединенными выходами третьего блока перемножения и входом четвертого блока перемножения, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, четвертый вход которого соединен с выходом источника единичного потенциала, в него также введены пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый блоки перемножения, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой сумматоры, второй и третий корнеизвлекающие преобразователи, первый и второй блоки деления, датчик перемещения платформы, датчик перемещения образца, первый и второй фазоизмерительные блоки, второй и третий блоки сравнения, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый и второй элементы НЕ, элемент ИЛИ, первый, второй и третий ключи, причем выход второго блока перемножения соединен с первыми объединенными входами пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого блоков перемножения, вторые входы которых соединены с выходами четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого блоков перемножения соответственно, первый, второй и третий входы третьего, четвертого, пятого и шестого сумматоров объединены и соединены с первым, вторым и третьим входами первого сумматора соответственно, второй вход пятого блока перемножения соединен с входом четвертого блока перемножения, четвертый и пятый входы третьего сумматора соединены с объединенными четвертым и пятым входами соответственно четвертого, пятого и шестого сумматоров и соединены с вторыми входами шестого и седьмого блоков перемножения соответственно, шестые входы четвертого, пятого и шестого сумматоров объединены и соединены с выходом седьмого блока перемножения, седьмые входы пятого и шестого сумматоров объединены и соединены с выходом восьмого блока перемножения, восьмой и девятый входы шестого сумматора соединены с выходами девятого и десятого блоков перемножения соответственно, четвертый вход второго сумматора, шестой вход третьего сумматора, седьмой вход четвертого сумматора, восьмой вход пятого сумматора, десятый вход шестого сумматора объединены и соединены с выходом источника единичного потенциала, выходы третьего и пятого сумматоров соединены с входами "делимое" первого и второго блоков деления соответственно, а входы "делитель" первого и второго блоков деления соединены через второй и третий корнеизвлекающие преобразователи соответственно с выходами четвертого и шестого сумматоров, выходы первого и второго блоков деления соединены с входами второго и третьего ключей соответственно, выход датчика перемещения платформы соединен с объединенными входами фазоизмерительных блоков, вторые входы первого и второго фазоизмерительных блоков соединены с выходами датчиков перемещения подвижной катушки и испытуемого объекта соответственно, выход первого фазоизмерительного блока через первый блок сравнения соединен с объединенными входами первого и третьего элементов И и первого элемента НЕ, выход второго фазоизмерительного блока через второй блок сравнения соединен с объединенными вторыми входами первого элемента И, четвертого элемента И и входом второго элемента НЕ, выходы элементов НЕ соединены с входами второго элемента И, выход первого элемента НЕ соединен с входом четвертого элемента И, выход второго элемента НЕ соединен с первым входом третьего элемента И, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами элемента ИЛИ, выходы первого, второго элементов И и элемента ИЛИ соединены с управляющими входами соответственно третьего, первого и второго ключей, выходы которых соединены с входами седьмого сумматора, выход которого соединен с вторым входом первого блока перемножения. The known electrodynamic vibrator comprises a platform, a magnetic circuit with a magnetizing winding, a movable cylindrical coil installed in the air gap of the magnetic circuit, a master oscillator, a series-connected adder and a power amplifier connected to the movable coil, an adjustable voltage source connected to the output through a comparison unit and an averaging unit with a sensor moving coil, the summing amplifier connected between the output of the comparison unit and the input of the first adder a sensor, two multiplication units and a second adder, the output of the master oscillator being connected to the first input of the first multiplying unit and connected to the frequency sensor and the second multiplying unit in series, the output of the first multiplying unit is connected to the adder input, the input of the differentiation unit is connected to the output of the averaging unit, and the output is connected to the input of the summing amplifier, the third and fourth multiplication units connected to the inputs of the second adder, a root-extracting converter connected to the output by the input at the second adder, while the output of the second multiplication unit is connected to the first input of the second adder, the second input of which is connected to the combined outputs of the third multiplication unit and the input of the fourth multiplication unit, the output of which is connected to the third input of the second adder, the fourth input of which is connected to the output of the unit source potential, it also introduced the fifth, sixth, seventh, eighth, ninth and tenth multiplication blocks, the third, fourth, fifth, sixth and seventh adders, the second and third root extract converters, first and second division blocks, platform displacement sensor, sample displacement sensor, first and second phase measuring blocks, second and third comparison blocks, first, second, third and fourth elements AND, first and second elements NOT, OR element, first, the second and third keys, and the output of the second multiplication block is connected to the first combined inputs of the fifth, sixth, seventh, eighth, ninth and tenth multiplication blocks, the second inputs of which are connected to the outputs of the fourth, fifth, sixth, seventh, vos the seventh and ninth multiplication blocks, respectively, the first, second and third inputs of the third, fourth, fifth and sixth adders are combined and connected to the first, second and third inputs of the first adder, respectively, the second input of the fifth multiplication block is connected to the input of the fourth multiplication block, the fourth and fifth the inputs of the third adder are connected to the combined fourth and fifth inputs of the fourth, fifth and sixth adders, respectively, and are connected to the second inputs of the sixth and seventh multiplication units, respectively Of course, the sixth inputs of the fourth, fifth and sixth adders are combined and connected to the output of the seventh multiplication block, the seventh inputs of the fifth and sixth adders are combined and connected to the output of the eighth multiplication block, the eighth and ninth inputs of the sixth adder are connected to the outputs of the ninth and tenth multiplication blocks, respectively the fourth input of the second adder, the sixth input of the third adder, the seventh input of the fourth adder, the eighth input of the fifth adder, the tenth input of the sixth adder are combined and connected to the output ohms of the unit potential source, the outputs of the third and fifth adders are connected to the inputs of the dividend of the first and second division blocks, respectively, and the inputs of the divider of the first and second division blocks are connected through the second and third root converters with the outputs of the fourth and sixth adders, respectively, the outputs of the first and the second division blocks are connected to the inputs of the second and third keys, respectively, the output of the platform displacement sensor is connected to the combined inputs of the phase measuring blocks, the second inputs the first and second phase measuring blocks are connected to the outputs of the displacement sensors of the moving coil and the test object, respectively, the output of the first phase measuring block through the first comparison block is connected to the combined inputs of the first and third elements AND and the first element NOT, the output of the second phase measuring block through the second comparison block is connected to the combined by the second inputs of the first element AND, the fourth element AND and the input of the second element NOT, the outputs of the elements are NOT connected to the inputs of the second element AND One of the first element is NOT connected to the input of the fourth AND element, the output of the second element is NOT connected to the first input of the third AND element, the outputs of the third and fourth elements AND are connected to the inputs of the OR element, the outputs of the first, second elements AND and the OR element are connected to the control inputs of the third , the first and second keys, the outputs of which are connected to the inputs of the seventh adder, the output of which is connected to the second input of the first multiplication block.
Недостаток известного устройства - недостаточно высокий КПД, обусловленный неучетом характера связи (жесткая или гибкая) между платформой вибратора и подвижной катушкой, а также между платформой и испытуемым объектом в зависимости от частотного диапазона. A disadvantage of the known device is the lack of efficiency due to the neglect of the nature of the connection (rigid or flexible) between the vibrator platform and the moving coil, as well as between the platform and the test object, depending on the frequency range.
Цель изобретения - повышение КПД за счет более точного учета характера связи (жесткая или гибкая) между платформой вибратора и подвижной катушкой, а также между платформой и испытуемым объектом в зависимости от частотного диапазона. The purpose of the invention is to increase the efficiency by more accurately taking into account the nature of the connection (rigid or flexible) between the vibrator platform and the moving coil, as well as between the platform and the test object, depending on the frequency range.
Поставленная цель достигается тем, что электродинамический вибратор снабжен первым и вторым коммутаторами и четвертым ключом, включенным между выходом третьего элемента И и управляющими входами коммутаторов, причем первый, второй, третий, четвертый и пятый входы первой группы входов третьего сумматора подключены к выходам второго, третьего, четвертого, пятого и шестого блоков перемножения соответственно через первый коммутатор, вторая группа выходов которого соединена с второй группой входов третьего сумматора, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы первой группы входов четвертого сумматора подключены к выходам второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого блоков перемножения соответственно через второй коммутатор, вторая группа выходов которого соединена с второй группой входов четвертого сумматора. This goal is achieved by the fact that the electrodynamic vibrator is equipped with first and second switches and a fourth key connected between the output of the third element And and the control inputs of the switches, the first, second, third, fourth and fifth inputs of the first group of inputs of the third adder connected to the outputs of the second, third , fourth, fifth and sixth multiplication blocks, respectively, through the first switch, the second group of outputs of which are connected to the second group of inputs of the third adder, the first, second, third, the fourth, fifth and sixth inputs of the first group of inputs of the fourth adder are connected to the outputs of the second, third, fourth, fifth, sixth and seventh multiplication units, respectively, through the second switch, the second group of outputs of which are connected to the second group of inputs of the fourth adder.
Передаточная функция вибратора, работающего в области высоких частот (гибкая связь между остовом подвижной катушки и платформой вибростенда) имеет вид
Wp= (1)
b1=Blh1(b0=Blk1, a0=k1k2R,a1=k1(h2R+B2l2)+
+k2(h1R+k1L+B2l2), a2=h2(h1R+k1L+B2l2)+
+k2(m1R+h1L)+k1R(m1+m2)+B2l2h1,
a3=m2(h1R+k1L+B2l2)+m1L(k1+k2)+h1h2L+m1R(h1+h2)
a4=m1L(h1+h2)+m1m2R+m2h1L1, a5=m1m2L
В выражениях для коэффициентов аi, bi,
m1, h1, k1 - масса, демпфирование и жесткость подвижной катушки;
m2, h2, k2 - масса, демпфирование и жесткость элементов платформы вибростенда;
В - магнитная индукция в зазоре вибростенда;
l - длина проводника подвижной катушки вибростенда;
L - индуктивность подвижной катушки;
R - полное активное сопротивление электрической цепи подвижной катушки.The transfer function of a vibrator operating in the high-frequency region (flexible connection between the skeleton of the moving coil and the platform of the vibrating stand) has the form
W p = (1)
b 1 = Blh 1 (b 0 = Blk 1 , a 0 = k 1 k 2 R, a 1 = k 1 (h 2 R + B 2 l 2 ) +
+ k 2 (h 1 R + k 1 L + B 2 l 2 ), a 2 = h 2 (h 1 R + k 1 L + B 2 l 2 ) +
+ k 2 (m 1 R + h 1 L) + k 1 R (m 1 + m 2 ) + B 2 l 2 h 1 ,
a 3 = m 2 (h 1 R + k 1 L + B 2 l 2 ) + m 1 L (k 1 + k 2 ) + h 1 h 2 L + m 1 R (h 1 + h 2 )
a 4 = m 1 L (h 1 + h 2 ) + m 1 m 2 R + m 2 h 1 L 1 , a 5 = m 1 m 2 L
In the expressions for the coefficients a i , b i,
m 1 , h 1 , k 1 - mass, damping and stiffness of the moving coil;
m 2 , h 2 , k 2 - mass, damping and stiffness of the elements of the platform of the vibrating stand;
In - magnetic induction in the gap of the vibrating stand;
l is the length of the conductor of the moving coil of the vibrating stand;
L is the inductance of the moving coil;
R is the total active resistance of the electrical circuit of the moving coil.
В случае жесткой связи между остовом подвижной катушки и платформой вибратора и гибкой связи между платформой вибратора и испытуемым объектом система представляет собой модель пятого порядка. In the case of a rigid connection between the skeleton of the moving coil and the vibrator platform and flexible communication between the vibrator platform and the test object, the system is a fifth-order model.
При изменении напряжения в цепи подвижной катушки вида
n(t) = Uocos ωt
для обеспечения постоянства амплитудно-частотной характеристики системы вибратора необходимо обеспечить независимость амплитуды колебаний испытуемого объекта от изменяемой частоты f (круговой частоты ω = 2π f) в цепи подвижной катушки вибратора.When the voltage in the circuit of a moving coil of the form
n (t) = U o cos ωt
to ensure the constant amplitude-frequency characteristics of the vibrator system, it is necessary to ensure the independence of the vibration amplitude of the test object from the variable frequency f (circular frequency ω = 2π f) in the circuit of the moving coil of the vibrator.
На основании (1) амплитудно-частотная характеристика W1(jω ) имеет вид:
W1(jω) = (2)
После пpебразования выражения (2) для модуля передаточной функции W1(j ω ) =W1(ω) имеет вид
W1(ω) = , (3) где коэффициенты Сi (i = 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12) определяются коэффициентами ai, bi, a Bk (k = 0, 2, 4, 6, 8, 10) определяются коэффициентами аi, амплитудно-частотной характеристики (1).Based on (1), the amplitude-frequency characteristic W 1 (jω) has the form:
W 1 (jω) = (2)
After transforming expression (2) for the transfer function module, W 1 (j ω) = W 1 (ω) has the form
W 1 (ω) = , (3) where the coefficients C i (i = 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12) are determined by the coefficients a i , b i , a B k (k = 0, 2, 4, 6, 8, 10 ) are determined by the coefficients a i , the amplitude-frequency characteristics (1).
Передаточная функция вибратора, работающего в области высоких частот при гибкой связи между остовом подвижной катушки и платформой и гибкой связи между платформой и испытуемым объектом, имеет вид:
W2(p) = , (4) где коэффициенты ai (i = 0,7), bk (k = 0,2) зависят от значений масс, коэффициентов демпфирования и жесткости подвижной катушки платформы и испытуемого объекта, а также значений В, l, L, R.The transfer function of a vibrator operating in the high frequency region with flexible communication between the skeleton of the moving coil and the platform and flexible communication between the platform and the test object is:
W 2 (p) = , (4) where the coefficients a i (i = 0.7), b k (k = 0.2) depend on the mass values, damping and stiffness coefficients of the moving coil of the platform and the test object, as well as the values of B, l, L, R.
Hа основании (4) амплитудно-частотная характеристика имеет вид:
W2(jω) = (5) После преобразования W2(jω ) для модуля амплитудно-частотной характеристики получим соотношение W2(ω) = , (6) где коэффициенты Сj (j = 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18) зависят от коэффициентов ( i = 0,7), bk (k = 0,2), а коэффициенты (к=0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14) зависят от коэффициентов (i = 0, 7) уравнения W2(p).Based on (4), the amplitude-frequency characteristic has the form:
W 2 (jω) = (5) After the transformation W 2 (jω) for the amplitude-frequency characteristic module, we obtain the relation W 2 (ω) = , (6) where the coefficients C j (j = 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18) depend on the coefficients (i = 0.7), b k (k = 0.2), and the coefficients (k = 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14) depend on the coefficients (i = 0, 7) of the equation W 2 (p).
Из соотношений (3), (6) следует, что амплитуда вынужденных колебаний является функцией частоты при условии неизменности основных параметров конструкции вибратора в частотных поддиапазонах. From relations (3), (6) it follows that the amplitude of the forced oscillations is a function of frequency, provided that the main parameters of the vibrator design remain constant in the frequency subbands.
Для обеспечения постоянства амплитудно-частотной характеристики в различных частотных поддиапазонах (при учете фиксации характера связи - жесткая - гибкая остова подвижной катушки - платформа вибратора - испытуемый объект) необходимо осуществить преобразование амплитудного значения Uo входного сигнала на основании следующих соотношений:
U
U
Передаточная функция вибратора при наличии гибкой связи между платформой вибратора и испытуемым объектом
W3(p) = (9)
b1= Blh1,b0= Blk1,=kR,= k1(R+B2l2) +
где - масса испытуемого объекта;
, - демпфирование и жесткость гибкой связи между платформой вибратора и испытуемым объектом соответственно.To ensure the constancy of the amplitude-frequency characteristic in different frequency sub-bands (taking into account the fixation of the nature of the connection — rigid — flexible skeleton of the moving coil — vibrator platform — test object), it is necessary to convert the amplitude value U o of the input signal based on the following relationships:
U
U
The transfer function of the vibrator in the presence of a flexible connection between the vibrator platform and the test object
W 3 (p) = (9)
b 1 = Blh 1 , b 0 = Blk 1 , = k R = k 1 ( R + B 2 l 2 ) +
Where - mass of the test object;
, - damping and stiffness of the flexible connection between the vibrator platform and the test object, respectively.
На основании выражения (9) амплитудно-частотная характеристика имеет вид:
W3(jω) = (10) После преобразования выражения (10) выражение для модуля амплитудно-частотной характеристики имеет вид
W3(ω) = , (11) где коэффициенты (i = 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12) определяются коэффициентами , bi, а коэффициенты (к = 0, 2, 4, 6, 8, 10) определяются коэффициентами амплитудно-частотной характеристики W3(j ω).Based on expression (9), the amplitude-frequency characteristic has the form:
W 3 (jω) = (10) After converting expression (10), the expression for the amplitude-frequency characteristic module has the form
W 3 (ω) = , (11) where the coefficients (i = 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12) are determined by the coefficients , b i , and the coefficients (k = 0, 2, 4, 6, 8, 10) are determined by the coefficients amplitude-frequency characteristics of W 3 (j ω).
Для обеспечения постоянства амплитудно-частотной характеристики амплитудное значение Vo входного сигнала необходимо преобразовать на основании следующего соотношения:
V
V
Таким образом, введенные новые элементы - два коммутатора и ключ и новые функциональные связи позволяют в зависимости от характера связи - гибкая-жесткая между платформой вибратора и испытуемым объектом или между остовом подвижной катушки и платформой вибратора (в указанных ситуациях исследуемая система вибратора описывается дифференциальным уравнением пятого порядка) сформировать различные весовые коэффициенты при соответствующих производных в дифференциальных уравнениях, что и определяет более высокий КПД за счет раздельного учета характера связи: платформа вибратора - испытуемый объект, остов подвижной катушки - платформа вибратора. Thus, the introduced new elements - two switches and a key and new functional connections allow depending on the nature of the connection - flexible-rigid between the vibrator platform and the test object or between the core of the moving coil and the vibrator platform (in these situations, the studied vibrator system is described by the differential equation of the fifth order) to form different weighting factors for the corresponding derivatives in the differential equations, which determines a higher efficiency due to separate accounting and the nature of the relationship: the vibrator platform - the test object, the skeleton of the moving coil - vibrator platform.
Использование отличительных признаков в известных технических решениях автором не выявлено, поэтому считаем, что предложенное изобретение соответствует критерию "существенные отличия". The use of distinctive features in the known technical solutions by the author has not been identified, therefore, we believe that the proposed invention meets the criterion of "significant differences".
На чертеже представлена структурная схема предложенного устройства. The drawing shows a structural diagram of the proposed device.
Электродинамический вибратор содержит платформу 1, магнитопровод с обмоткой 2 подмагничивания, подключенной к входу источника 3 постоянного тока, подвижную цилиндрическую катушку 4, имеющую цилиндрическую обмотку 5, задающий генератор 6, сумматор 7, усилитель 8 мощности, источник 9 регулируемого напряжения, блок 10 сравнения, блок 11 усреднения, датчик 12 перемещения подвижной катушки, суммирующий усилитель 13, первый блок 14 перемножения, блок 15 дифференцирования, второй блок 16 перемножения, частотный датчик 17, третий и четвертый блоки 18, 19 перемножения соответственно, второй сумматор 20, корнеизвлекающий преобразователь 21, пятый-десятый блоки 22-27 перемножения, третий-седьмой сумматоры 28-32 соответственно, второй и третий корнеизвлекающие преобразователи 33, 34 соответственно, второй и третий датчики 35, 36 перемещения платформы и испытуемого объекта (на чертеже не обозначено) соответственно, первый и второй фазоизмерительные блоки 37, 38 соответственно, второй и третий блоки 39, 40 сравнения соответственно, элементы И 41-44, элементы НЕ 45, 46, элементы ИЛИ 47, первый и второй блоки 48, 49 деления, первый, второй, третий ключи 50, 51, 52 соответственно, источник 53 единичного потенциала, первый и второй коммутаторы 54, 55 соответственно, четвертый ключ 56 с управляющим входом 57. The electrodynamic vibrator comprises a platform 1, a magnetic circuit with a bias winding 2 connected to the input of a direct
Блоки и элементы устройства соединены следующим образом. Выход задающего генератора 6 через последовательно соединенные блоки 14 перемножения, сумматор 7 и усилитель 8 мощности подключен к подвижной цилиндрической катушке 4. Источник 9 регулируемого напряжения соединен через последовательно соединенные блок 10 сравнения и суммирующий усилитель 13 с вторым входом сумматора 7. Первый вход блока 10 сравнения через блок 11 усреднения соединен с выходом датчика 12 перемещения, установленного на подвижной цилиндрической катушке 4. Выход блока 11 усреднения через блок 15 дифференцирования соединен с входом суммирующего усилителя 13. Выход задающего генератора 6 через частотный датчик 17 подключен к первому и второму входам второго блока 16 перемножения, выход которого соединен с объединенными первым входом второго сумматора 20, первым и вторым входами третьего блока 18 перемножения и входом четвертого блока 19 перемножения, второй вход которого объединен с выходом третьего блока 18 перемножения и подключен к второму входу второго сумматора 20, к третьему входу которого подключен выход четвертого блока 19 перемножения, а к четвертому входу подключен источник единичного потенциала 53. Blocks and elements of the device are connected as follows. The output of the
Выход второго блока 16 перемножения соединен с объединенными первыми входами блоков 22-27 перемножения. Вторые входы блоков 23-27 перемножения с шестого по десятый соединены с выходами блоков 22-26 перемножения с пятого по девятый соответственно. The output of the
Первый вход сумматора 20 объединен с первыми входами блоков 54, 55, 30, 31, второй вход сумматора 20 объединен с вторыми входами блоков 54, 55, 30, 31, третий вход сумматора 20 объединен с третьими входами блоков 54, 55, 30, 31. Четвертые входы 54, 55, 30, 31 объединены и соединены с выходом пятого блока 22 перемножения. Пятые входы блоков 54, 55, 30, 31 объединены и соединены с выходом шестого блока 23 перемножения. Шестые входы блоков 55, 30, 31 объединены и соединены с выходом седьмого блока 24 перемножения. Седьмые входы сумматоров 30, 31 объединены и соединены с выходом 25 перемножения. The first input of the
Восьмой и девятый входы сумматора 31 соединены с выходами девятого и десятого блоков 26, 27 перемножения соответственно. Шестой вход третьего сумматора 28, седьмой вход четвертого сумматора 29, восьмой вход пятого сумматора 30, десятый вход шестого сумматора 31 объединены и соединены с выходом источника единичного потенциала (на чертеже не обозначен). Выход второго сумматора 20 через корнеизвлекающий преобразователь 21 соединен с входом первого ключа 50, выход третьего сумматора 28 соединен с входом "делимое" блока 48 деления, вход "делитель" которого присоединен через корнеизвлекающий преобразователь 33 к выходу четвертого сумматора 29, а выход - к входу второго ключа 51. Выход пятого сумматора 30 соединен с входом "делимое" блока 49 деления, вход "делитель" которого соединен с выходом шестого сумматора 31 через корнеизвлекающий преобразователь 34. Выход блока 49 деления соединен с входом третьего ключа 52. Выходы ключей 50-52 соединены с входами с первого по третий седьмого сумматора 32, выход которого соединен вторым входом первого блока 14 перемножения. The eighth and ninth inputs of the adder 31 are connected to the outputs of the ninth and
Датчики 35, 36 перемещения платформы испытуемого объекта установлены на платформе 1 вибратора и испытуемого объекта (на чертеже не обозначен) соответственно. The
Выход датчика 35 перемещения соединен с объединенными входами фазоизмерительных блоков 37, 38, второй вход первого из которых соединен с выходом датчика 12 перемещения, второй вход второго из которых соединен с выходом датчика 36 перемещения. Выходы фазоизмерительных блоков 37, 38 через блоки 39, 40 сравнения соответственно соединены с входами элемента И 41 непосредственно, а через элементы НЕ 45, 46 - с входами элемента И 42 соответственно. The output of the
Выходы блока 39 сравнения и элемента НЕ 46 соединены с входами элемента И 43. Выход блока 40 сравнения и выход элемента НЕ 45 соединены с входами элемента 44. The outputs of the
Входы элементов И 43, И 44 соединены с входами элемента ИЛИ 47. Выходы элементов И 41, И 42 и ИЛИ 47 соединены с управляющими входами ключей 52, 50, 51 соответственно. The inputs of the elements AND 43, AND 44 are connected to the inputs of the element OR 47. The outputs of the elements AND 41, AND 42 and OR 47 are connected to the control inputs of the
Выход третьего элемента И 43 подключен через четвертый ключ 56 к управляющим входам первого и второго коммутаторов 54, 55. The output of the third element And 43 is connected through the fourth key 56 to the control inputs of the first and
При наличии на управляющих входах коммутаторов 54, 55 нулевого сигнала их группы входов подключены к первым группам выходов, при наличии на управляющих входах коммутаторов 54, 55 единичного сигнала их группы входов подключены к вторым группам выходов. If the control inputs of the
Электродинамический вибратор работает следующим образом. Electrodynamic vibrator operates as follows.
Задающий генератор 6 через первый блок 14 перемножения воздействует на сумматор 7, который через усилитель 8 мощности формирует переменный ток в цилиндрической обмотке 5 подвижной цилиндрической катушки 4. При этом происходят осевые механические колебания подвижной цилиндрической катушки 4 в воздушном зазоpе магнитопровода, через обмотку подмагничивания которого проходит ток, возбуждаемый источником 3 постоянного тока. The
Механические колебания подвижной цилиндрической катушки 4 передаются датчику 12 перемещения, воздействующему на блок 11 усреднения. The mechanical vibrations of the movable cylindrical coil 4 are transmitted to the
Блок 11 усреднения формирует сигнал, характеризующий среднее положение подвижной цилиндрической катушки 4, около которого происходит ее механическое колебание. Сигнал блока 11 усреднения поступает на блок 15 дифференцирования и на блок 10 сравнения, на который воздействует также источник 9 регулируемого напряжения. Результат сравнения с блока 10 сравнения подается на суммирующий усилитель 13, на который воздействует также блок 15 дифференцирования, обеспечивающий уменьшение влияния переходных процессов. Сигнал суммирующего усилителя 13 через сумматор 7 и усилитель 8 мощности обеспечивает поддержание заданного среднего положения, около которого происходят механические колебания подвижной цилиндрической катушки 4. Сигнал задающего генератора 6 подается на частотный датчик 17, воздействующий на второй блок 16 перемножения. При этом частотный датчик 17 формирует сигнал, пропорциональный частоте сигнала задающего генератора, а второй блок 16 перемножения - сигнал, пропорциональный квадрату частоты сигнала задающего генератора 6. The averaging
Сигнал с выхода второго блока 16 перемножения подается на первые входы блоков 20, 54, 55, 30, 31 непосредственно, через третий перемножитель 18 - на вторые входы блоков 20, 54, 55, 30, 31, через четвертый перемножитель 19 - на третьи входы блоков 20, 54, 55, 30, 31, через пятый перемножитель 22 - на четвертые входы блоков 54, 55, 30, 31, через шестой перемножитель 23 - на пятые входы блоков 54, 55, 30, 31, через седьмой перемножитель 24 - на шестые входы блоков 55, 30, 31, через восьмой перемножитель 25 - на седьмые входы блоков 30, 31, через девятый перемножитель 26 - на восьмой вход сумматора 31, через десятый перемножитель 27 - на девятый вход сумматора 31. На четвертый, шестой, седьмой, восьмой, десятый входы блоков 20, 54, 55, 30, 31 соответственно поступают сигналы с выхода источника 53 единичного потенциала. The signal from the output of the
Сигналы, поступающие на входы с первого по четвертый сумматора 20, поступают на выход с коэффициентами передачи А2, А4, А6, А0соответственно. Сигналы, поступающие на входы первой группы входов с первого по пятый сумматора 29, проходят на выход с коэффициентами передачи В2, В4, В6, В8, В10 соответственно, а на аналогичные входы второй группы входов - с коэффициентами передачи ,,,, соответственно, а на шестой вход - с коэффициентами передачи В0.The signals received at the inputs from the first to the
Сигналы, поступающие на входы с первого по шестой сумматора 29, проходят на выход с коэффициентами передачи С2, С4, С6, С8, С10, С12соответственно, а на аналогичные входы второй группы входов - с коэффициентами передачи ,,,,, соответственно, а на седьмой вход - с коэффициентом передачи Со.The signals supplied to the inputs from the first to the
Сигналы, поступающие на входы с первого по восьмой сумматора 30, проходят на выход с коэффициентами передачи ,,,,,,, соответственно.The signals supplied to the inputs from the first to the
Сигналы, поступающие на входы с первого по десятый сумматора 31, проходят на выход с коэффициентами передачи ,,,,,,,,, соответственно. Сигнал с выхода сумматора 20 через первый корнеизвлекающий преобразователь 21 поступает на вход ключа 50. Сигнал с выхода третьего сумматора 28 поступает на вход "делимое" блока 48 деления, на вход "делитель" которого поступает сигнал с выхода четвертого сумматора 29, прошедшего через второй корнеизвлекающий преобразователь 33. Сигнал с выхода блока 48 деления поступает на вход второго ключа 51. Сигнал с выхода пятого сумматора 30 поступает на вход "делимое" блока 49 деления, на вход "делитель" которого поступает сигнал с выхода шестого сумматора 31, прошедшего через корнеизвлекающий преобразователь 34. Сигнал с выхода блока 49 поступает на вход третьего ключа 52.The signals received at the inputs from the first to the tenth adder 31 are output with transmission coefficients , , , , , , , , , respectively. The signal from the output of the
На выходе фазоизмерительного блока 37 сигнал возникает при наличии фазового сдвига между сигналами с выходов датчиков 12 и 35 перемещения подвижной катушки и платформы соответственно, т.е. при наличии гибкой связи между подвижной катушкой и платформой. At the output of the phase-measuring
На выходе фазоизмерительного блока 38 сигнал возникает при наличии фазового сдвига между сигналами с выходов датчиков 35, 36 перемещения платформы вибратора и испытуемого объекта, т.е. при наличии гибкой связи между платформой вибратора и испытуемым объектом. At the output of the
Величины опорных напряжений V01, V02 на вторых входах блоков 39, 40 сравнения и определяют границы изменения характера связей: "жесткая-гибкая".The values of the reference voltages V 01 , V 02 at the second inputs of the comparison blocks 39, 40 determine the boundaries of the change in the nature of the connections: “rigid-flexible”.
При выполнении условия Vф1 < V01, Vф2 < V02(1) где Vф1, Vф2 - величины сигналов с выходов фазоизмерительных блоков 37, 38 соответственно, принимается математическая модель вибратора, описываемая дифференциальным уравнением третьего порядка.Under the condition V f1 <V 01 , V f2 <V 02 (1) where V f1 , V f2 are the values of the signals from the outputs of the
При выполнении условий Vф1 < V01, Vф2 > V02 или Vф1 > V01, Vф2 < V02
(II) принимается математическая модель вибратора, описываемая дифференциальным уравнением пятого порядка.Under the conditions V f1 <V 01 , V f2 > V 02 or V f1 > V 01 , V f2 <V 02
(II) a mathematical model of the vibrator is adopted, described by a fifth-order differential equation.
При выполнении условий Vф1 > V01, Vф2 > V02(III) принимается математическая модель вибратора, описываемая дифференциальным уравнением седьмого порядка.Under the conditions V f1 > V 01 , V f2 > V 02 (III), a mathematical model of the vibrator is adopted, which is described by a differential equation of the seventh order.
При выполнении условий (1) присутствует единичный сигнал на выходе элементов НЕ 45, 46, а значит, и элемента И 42, ключ 50 замкнут и сигнал с входа ключа 50 через седьмой сумматор 32 поступает на второй вход первого блока 14 перемножения. When conditions (1) are met, there is a single signal at the output of the elements NOT 45, 46, and hence the element And 42, the key 50 is closed and the signal from the input of the key 50 through the
При этом перемножение сигнала задающего генератора 6 на сигнал с выхода корнеизвлекающего преобразователя 21 позволяет обеспечить независимость амплитуды механических колебаний испытуемого объекта от частоты в этом режиме. In this case, the multiplication of the signal of the
Перемножение сигнала с выхода задающего генератора 6 на сигнал с выхода первого блока 48 деления, прошедшего через второй ключ 51, обеспечивает независимость амплитуды механических колебаний испытуемого объекта от частоты в этом режиме. Multiplication of the signal from the output of the
Перемножение сигнала с выхода задающего генератора 6 на сигнал с выхода второго блока 49 деления, прошедшего через ключ 52, обеспечивает независимость амплитуды механических колебаний испытуемого объекта от частоты в этом режиме. Multiplication of the signal from the output of the
Если электродинамическим вибратором генерируются механические колебания негармонического типа, то указанные преобразования и формирования производятся для каждой отдельной гармоники и для заранее выбранной (заданной) совокупности гармоник. If mechanical vibrations of a non-harmonic type are generated by an electrodynamic vibrator, then the indicated transformations and formations are performed for each individual harmonic and for a pre-selected (given) set of harmonics.
При наличии на управляющем входе 57 ключа 56 нулевого сигнала функционирование устройства аналогично функционированию по а.с. СССР N 1509126, при наличии на выходе элемента И 43 единичного сигнала и замкнутом ключе 56 входы коммутаторов 54, 55 подключены к вторым группам входов сумматоров 28, 29 соответственно, благодаря чему осуществляется коррекция АЧХ на основании соотношения (12). If the
Предложенный электродинамический вибратор имеет преимущество - более высокий КПД за счет более точного учета характера связи (жесткая или гибкая) системы подвижная катушка - платформа вибратора - испытуемый объект. The proposed electrodynamic vibrator has the advantage of a higher efficiency due to a more accurate consideration of the nature of the connection (rigid or flexible) of the moving coil system - the vibrator platform - the test object.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5000589 RU2016667C1 (en) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Electrodynamic vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5000589 RU2016667C1 (en) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Electrodynamic vibrator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016667C1 true RU2016667C1 (en) | 1994-07-30 |
Family
ID=21584813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5000589 RU2016667C1 (en) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Electrodynamic vibrator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2016667C1 (en) |
-
1991
- 1991-07-09 RU SU5000589 patent/RU2016667C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1509126, кл. B 06B 1/04, 1989. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0015253B1 (en) | A transducer for sensing a variable parameter and for converting a so-obtained analog signal to a digital signal | |
US4118977A (en) | Electric signal transmitter for vibrating-wire sensor | |
RU2016667C1 (en) | Electrodynamic vibrator | |
SU1741925A1 (en) | Electrodynamic vibrator | |
SU687425A1 (en) | Gradientometer | |
SU853575A1 (en) | Device for measuring pulse magnetic permeability | |
SU773436A1 (en) | Electromagnetic flowmeter | |
SU1022041A1 (en) | Non-ferromagnetic object conductivity measuring method | |
SU828141A1 (en) | Device for measuring dynamic magnetic permittivity by a separate hysteresis cycle | |
SU892380A1 (en) | Device for measuring magnetic field strength gradient | |
KR810000044B1 (en) | Electric signal transmitter for vibrating-wire sensor | |
SU800917A1 (en) | Hall generator-based magnetic field meter | |
RU2120623C1 (en) | Capacitance proximate moisture meter | |
RU2023240C1 (en) | Electromagnetic flowmeter | |
SU834594A1 (en) | Method of measuring signal phase | |
SU777564A1 (en) | Conductance measuring device | |
SU561915A1 (en) | Ferrite Magnetic Modulation Gradiometer | |
SU387296A1 (en) | DEVICE FOR MEASURING LOSSES | |
SU652501A1 (en) | Electronic spectrum analyzer | |
SU1045136A1 (en) | Signal scaler | |
SU1251000A1 (en) | Device for measuring magnetic noise | |
SU879511A1 (en) | Umov-pointing vector converter | |
SU998937A1 (en) | Electromagnetic method of measuring non-magnetic material conductance and device for applying thereof | |
SU1070464A1 (en) | Device for measuring conductivity | |
RU2118831C1 (en) | Gear measuring magnetic fields |